温度計測装置、温度計測方法、および温度検出用ダイオードの温度特性決定方法
【課題】ＩＧＢＴチップの温度を非接触で測定できる温度計測装置を提供する。
【解決手段】温度計測装置２０１では、熱板２２上に載せたパワー半導体モジュール１０がヒータ２１からの加熱により温度制御されながら、所定温度まで加熱され、パワー半導体モジュール１０に組み込まれた温度検出用のダイオードの温度特性を測定している。熱板２２の中央部には、上下面を貫通する測定窓２２ｈが形成されている。この測定窓２２ｈを介して金属ベース板１１から放射される赤外線強度を、放射温度計２４によって測定している。
【解決手段】温度計測装置２０１では、熱板２２上に載せたパワー半導体モジュール１０がヒータ２１からの加熱により温度制御されながら、所定温度まで加熱され、パワー半導体モジュール１０に組み込まれた温度検出用のダイオードの温度特性を測定している。熱板２２の中央部には、上下面を貫通する測定窓２２ｈが形成されている。この測定窓２２ｈを介して金属ベース板１１から放射される赤外線強度を、放射温度計２４によって測定している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被試験装置を加熱してその温度測定を行うための温度計測装置、およびこの温度計測装置を用いて行うパワー半導体モジュールの温度計測方法、および温度検出用ダイオードの温度特性決定方法に関し、とくに車両用電圧コンバータ装置に組み込まれるＩＰＭ（Intelligent Power Module）などのパワー半導体モジュールにおいて、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）チップに内蔵された温度検出用ダイオードの温度特性を補正するための温度検出用ダイオードの温度特性決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の車両機器では、高効率化や省エネ対策として、大きな駆動力を生むことができる電動機駆動システムが採用されている。図１０は、車両機器における電動機駆動システムの一例を示すブロック図である。この電動機（Ｍ）４の駆動システムには、大別して電源１、昇降圧コンバータ２、およびインバータ３が含まれている。
【０００３】
ここでは、電源１は走行車両の架線などから給電される電圧、あるいは直列接続されたバッテリから構成されている。昇降圧コンバータ２では、車両駆動時に電源回路の２８０ボルトの電圧ＶLを、電動機４の駆動に適した７５０ボルトまで昇圧している。そして、車両の制動時には、電動機４が発電機となって、そこから生じる電圧ＶH（＝７５０ボルト）を電源回路の電圧ＶL（＝２８０ボルト）まで降圧して、電力の回生動作が行われる。さらに、車両駆動時には、インバータ３のスイッチング素子をオンオフ制御することにより、電動機４の各相に対して昇降圧コンバータ２で昇圧された電力から所定の電流を流すようにしている。このとき、車両の速度はスイッチング周波数に応じて変化する。車両の制動時には、各相に生じる交流電圧に同期してインバータ３のスイッチング素子をオンオフし、いわゆる整流動作によって直流電圧に変換して、昇降圧コンバータ２から電源１への回生動作が行われる。
【０００４】
こうした車両用電圧コンバータ装置を含む電動機の駆動システムには、スイッチング素子として半導体パワースイッチ、およびこれに並列に設けられたダイオードを一体に組み込んだ、ＩＰＭなどのパワー半導体モジュールが用いられる。
【０００５】
図１１は、従来の温度計測装置とパワー半導体モジュールの構成を示す側面断面図である。パワー半導体モジュール１０は金属ベース板１１を放熱板として備え、その上に複数に分割されたＩＧＢＴチップ１２がセラミック基板１３を介して載置されている。
【０００６】
パワー半導体モジュール１０の放熱用の金属ベース板１１には、たとえば銅ベースが用いられる。また、一対のＩＧＢＴチップ１２が、絶縁用の各セラミック基板１３上に固定されている。ここでは、ＩＧＢＴチップ１２には温度検出用のダイオードが複数個形成されている。
【０００７】
昇降圧動作においてＩＧＢＴチップ１２での損失が許容値を超過しても熱的に破壊しないように、温度検出用のダイオードによりその温度を検出して、ＩＧＢＴチップ１２の破壊温度に至る手前でゲート信号を遮断するなどの加熱防止機構が構成されている。このパワー半導体モジュール１０は、さらに樹脂などの外囲ケース１４によって保護され、その外部には複数の主端子１５が設けられる。
【０００８】
このパワー半導体モジュール１０では、シリコンウェハにダイオードのみを形成する場合に比べて、温度検出用のダイオードがＩＧＢＴチップ１２内に形成されているため、ロット間で順方向降下電圧や温度係数のバラツキが大きく、ロット毎に温度検出ダイオードの特性に応じて後段回路を補正しなければならない。そのため、この温度検出用のダイオードの温度特性については、あらかじめ測定しておく必要がある。
【０００９】
そこで、パワー半導体モジュール１０を温度計測装置２０に載せて、金属ベース板１１の温度を測定している。すなわち、パワー半導体モジュール１０はヒータ２１により加熱され、図１１に示すように温度制御された熱板２２との間に熱電対２３を挟み込んでおくことにより、金属ベース板１１の温度が熱電対２３によって測定できる。
【００１０】
このように、所定の温度まで加熱された時点で温度検出ダイオードの順方向降下電圧を測定すれば、ダイオードの温度特性が測定できる。しかし、このような従来の温度計測方法では、ヒータ２１により加熱・温度制御された熱板２２と、熱電対２３からなる温度計測装置２０を用いていることから、以下のような問題があった。
【００１１】
第１に、熱電対２３は金属ベース板１１と熱板２２に対して線接触状態で温度測定を行っている。そのため、従来の温度計測装置２０では、熱電対２３がその接触状態の影響を受け易く、常に安定して正確な温度を測定することが難しかった。
【００１２】
第２に、パワー半導体モジュール１０に熱電対２３を挟み込むことによって、銅などの金属ベース板１１の表面に僅かではあれ、傷が発生しやすい。そのため、金属ベース板１１の平坦度が損なわれる恐れがあった。
【００１３】
図１２は、パワー半導体モジュール各部の温度履歴を示す温度プロファイル図である。ここには、金属ベース板１１と熱板２２の隙間に挟み込んだ熱電対２３による温度プロファイルとともに、熱板２２を加熱した場合の金属ベース板１１のセラミック基板１３側、セラミック基板１３自体、およびＩＧＢＴチップ１２にそれぞれ接着された別の熱電対によって測定された温度履歴を記載している。
【００１４】
これによると、金属ベース板１１の温度を測定する熱電対２３の接触状態が良い状態（図１２（Ａ））では、熱板２２と金属ベース板１１に挟み込まれた熱電対の指示温度が、ＩＧＢＴチップ１２が搭載されているセラミック基板１３の温度と概ね同一になる。これに対して、熱電対２３の接触状態が良くない状態（図１２（Ｂ））では、熱板２２と金属ベース板１１に挟み込まれた熱電対２３の指示温度だけが、ＩＧＢＴチップ１２を搭載しているセラミック基板１３の温度より低い値となっている。これは、熱板２２から金属ベース板１１への熱の伝導が行われているにもかかわらず、熱電対２３では正確に金属ベース板１１の温度を検出できていないことを示している。同時に、金属ベース板１１の温度が正確に測定できれば、ＩＧＢＴチップ１２の温度も概ね正確に測定できることを示している。なお、熱板２２による温度制御については、下記の特許文献１に記載がある。
【特許文献１】特開平６−１２４７７５号公報（段落番号［００１０］〜［００２２］）
【特許文献２】特開２００４−２２７８３８号公報（段落番号［０００２］〜［００１５］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このように、ＩＧＢＴチップ１２に形成された温度検出用のダイオードの温度特性を測定する従来の温度計測装置２０では、ヒータ２１で加熱・温度制御された熱板２２と金属ベース板１１との間に挟み込まれた熱電対２３による温度測定が行われていたので、下記の課題が生じていた。すなわち、熱電対２３がその接触状態の影響を受け易く、常に安定して正確な温度を測定することが難しい。また、従来の温度計測装置２０では、パワー半導体モジュール１０の金属ベース板１１の下に熱電対２３を挟み込むことによって、銅などの金属ベース板１１の表面に僅かではあれ、傷が発生し、金属ベース板１１の平坦度が損なわれるおそれがあった。
【００１６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ＩＧＢＴチップの温度を非接触で測定できる温度計測装置を提供することを目的とする。
また、本発明の別の目的は、ＩＧＢＴチップの温度を安定して測定できる温度計測方法を提供することである。
【００１７】
さらに、本発明の別の目的は、そのような温度計測装置を用いて温度検出用ダイオードの温度特性を正確に決定する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明では、上記問題を解決するために、被試験装置を加熱してその温度測定を行うための温度計測装置において、中央部に上下面を貫通する測定窓が形成され、前記被試験装置を密着状態で上面に載置する熱板と、前記熱板の下面に配置され、前記熱板を介して前記被試験装置を所定温度まで加熱する加熱手段と、前記測定窓を介して前記被試験装置から放射される赤外線強度を測定することによって前記被試験装置の温度を測定する温度測定手段と、を備えたことを特徴とする温度計測装置が提供される。
【００１９】
また、本発明では、車両用電圧コンバータ装置に組み込まれるパワー半導体モジュールを加熱して、その温度を測定する温度計測方法において、中央部に上下面を貫通する測定窓が形成された熱板によって、前記パワー半導体モジュールの金属ベース板を加熱し、前記測定窓を通過する赤外線を測定光として、前記金属ベース板の温度を放射温度計によって測定するようにしたことを特徴とするパワー半導体モジュールの温度計測方法が提供できる。
【００２０】
さらに、本発明では、温度検出用のダイオードの温度特性を決定するダイオードの温度特性決定方法において、同一の半導体チップ内に前記温度検出用のダイオードが組み込まれたパワー半導体モジュールをそのヒートシンク材とともに加熱する加熱ステップと、前記パワー半導体モジュールの温度を前記ヒートシンク材から放射される赤外線強度によって測定する温度測定ステップと、を備え、前記パワー半導体モジュールの各温度に応じて前記ダイオードの順方向降下電圧を測定することを特徴とする温度検出用ダイオードの温度特性決定方法が提供できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、放熱用の金属ベース板の温度、すなわちＩＧＢＴチップの温度を非接触かつ安定して測定できる。これにより、ＩＧＢＴチップに埋め込まれた温度検出用のダイオードの温度特性のバラツキに対応して、後段回路における補正精度の向上を図ることができるだけでなく、その温度測定に必要とする工数を削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る温度計測装置を示す側面断面図である。この実施の形態１では、温度計測装置２０１の構成とともに、放射温度計２４を用いたパワー半導体モジュール１０の温度測定方法および温度検出用ダイオードの温度特性決定方法について説明する。
【００２３】
この温度計測装置２０１では、従来の温度計測装置２０（図１１）と同様に、熱板２２上に載せたパワー半導体モジュール１０がヒータ２１からの加熱により温度制御されながら、所定温度まで加熱され、パワー半導体モジュール１０に組み込まれた温度検出用のダイオードの温度特性を測定している。従来装置と異なる点は、熱板２２の中央部に上下面を貫通する測定窓２２ｈが形成されていること、およびこの測定窓２２ｈを介して金属ベース板１１から放射される赤外線強度を、放射温度計２４によって測定していることである。
【００２４】
この放射温度計２４の原理は、温度測定対象である金属ベース板１１の表面から放射される赤外線を集光レンズで赤外線センサに集光して、金属ベース板１１の表面から出る赤外線のエネルギー量に基づいて、その温度を測定する。放射温度計２４に用いられる赤外線センサでは、焦電素子やセレン化鉛（PbSe）、あるいは硫化鉛（PbS）などの光伝導素子により赤外線のエネルギー量を測定している。
【００２５】
すでに図１２において説明したように、金属ベース板１１の温度は樹脂ケース内のＩＧＢＴチップ温度と概ね同一であるので、金属ベース板１１を放射温度計２４の測定対象として選択しても差し支えない。また、温度計測装置２０１の熱板２２により加熱される金属ベース板１１を放射温度計２４の測定対象とする場合、熱板２２に測定窓２２ｈを設けて金属ベース板１１の底面を測定面としたことで、赤外線センサによる正確な温度測定が可能になる。金属ベース板１１の側面を温度計測の測定面としなかったのは、一般の赤外線センサに必要なセンシング領域としては狭すぎるからである。
【００２６】
また、一般に赤外線センサが正確な温度測定を行うのに必要なセンシング領域は、放射温度計２４の測定対象までの距離や、光学系が光ファイバー式であるか、非光ファイバー式であるかなどによって異なる。ここでは、測定温度は２５〜２００℃の範囲であって、測定距離が１００ｍｍ以下とした場合、加熱手段となるヒータ２１の高さを考慮すると、放射温度計２４のセンシング領域としては直径２ｍｍ以上が必要である。このセンシング領域を確保するには、熱板２２にはセンシング領域以上の大きさで、たとえば直径５ｍｍ程度の測定窓２２ｈを設ける必要がある。
【００２７】
図２は、昇降圧コンバータの回路構成を示すブロック図である。
この昇降圧コンバータ２は、大別してリアクトルＬ、コンデンサＣ、駆動系のスイッチング素子２Ａ，２Ｂ、これらのスイッチング素子２Ａ，２Ｂを制御する制御回路ａ１，ｂ１から構成されるものであって、電源１の電圧ＶLを昇圧して、インバータ３（図１０）へ供給している。最近の車両機器では、それぞれ制御回路ａ１，ｂ１からのゲート信号によってオンオフされる半導体パワースイッチとしてＩＧＢＴＱ１，Ｑ２が用いられ、これらのＩＧＢＴＱ１，Ｑ２に並列にダイオードＤ１，Ｄ２を接続したスイッチング素子２Ａ，２Ｂが構成されている。なお、スイッチング素子２Ａ，２ＢのダイオードＤ１，Ｄ２は、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２に流れる電流とは逆方向に電流を流すように接続される。
【００２８】
つぎに、上述した温度計測装置でパワー半導体モジュール１０を被試験装置として加熱し、その温度測定を行うことにより温度検出用ダイオードの温度特性を決定する方法について説明する。
【００２９】
図３は、パワー半導体モジュールのＩＧＢＴチップの配置例を示す図である。
車両用電圧コンバータ装置などに用いられるパワー半導体モジュール１０は、数百Ａの電流をスイッチングするため、複数個のＩＧＢＴチップ１２が並列接続で使用されており、図３に示すように、ＩＧＢＴチップ１２はセラミック基板１３上で対称配置の構成となっている。そのため、温度計測装置２０１の熱板２２の中央にパワー半導体モジュール１０を載せれば、ＩＧＢＴチップ１２を避けて、セラミック基板１３の中央にその測定窓２２ｈが位置することになる。したがって、パワー半導体モジュール１０のＩＧＢＴチップ１２に対応する金属ベース板１１は熱板２２と接触することになるから、ＩＧＢＴチップ１２を確実に加熱できる。
【００３０】
放射温度計２４は、図１に示すように金属ベース板１１面から必要な測定距離を隔てた底板２０ｂに、その光軸が熱板２２の測定窓２２ｈの中心を通る金属ベース板１１の法線と一致するように配置され、測定窓２２ｈを介して金属ベース板１１面の温度を測定する。なお、測定温度範囲２５〜２００℃、側板２０ｓによって規定される測定距離１００ｍｍ以下であれば、そのセンシング領域の直径２ｍｍを満足する放射温度計としては、（株）チノー製の赤外線センサ（型式IR-CAB）が好ましい。この赤外線センサによれば、応答時間２秒で計測精度は±０．８℃、再現性０．２℃以内、分解能０．１℃である。
【００３１】
放射温度計２４による測定では、同じ温度でも測定対象の材質や表面状態などにより、そこからの赤外線量は異なるので、あらかじめ放射率を設定しておく必要がある。放射率とは、黒体を１．０（１００パーセント）としたときの比率として表記され、放射率測定器で測定した放射率を用いて０．４〜０．９９の範囲で補正することができる。
【００３２】
つぎに、図２に示した昇降圧コンバータ２での昇降圧動作の原理を簡単に説明する。図４は、ＩＧＢＴ素子のスイッチング動作で生じる損失を示す図である。
昇圧動作では、昇圧用のスイッチング素子２ＢのＩＧＢＴＱ２がオン（導通）のタイミングで、リアクトルＬには電流Ｉ１が流れて、そこにＬ（Ｉ１）2／２のエネルギーが蓄積される。その後、スイッチング素子２Ｂがオフ（非導通）したとき、スイッチング素子２ＡのダイオードＤ１に電流が流れて、リアクトルＬに蓄えられたエネルギーがコンデンサＣに送られる。
【００３３】
降圧動作では、スイッチング素子２ＡのＩＧＢＴＱ１がオン（導通）すると、リアクトルＬには電流Ｉ２が流れて、そこにＬ（Ｉ２）2／２のエネルギーが蓄積される。その後に、スイッチング素子２Ａがオフ（非導通）すると、スイッチング素子２ＢのダイオードＤ２に電流が流れて、リアクトルＬに蓄えられたエネルギーが電源１へ回生される。
【００３４】
このような昇降圧動作において、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２に生ずる損失は、図４に示すようにスイッチング素子２Ａ，２Ｂの動作状態が、それぞれ活性領域（スイッチング時）と飽和領域で発生する。飽和領域では、スイッチング素子２Ａ，２Ｂのエミッタ・コレクタ間の電圧が低いため、大電流が流れても損失は比較的少ない。しかし、活性領域ではエミッタ・コレクタ間の電圧は低くないので大きな損失が発生し、これらの損失が許容値を超過するとＩＧＢＴＱ１，Ｑ２が熱的に破壊され、上述のような昇降圧動作ができなくなる。そして、車両などの輸送機器にこのような昇降圧コンバータ２が使用される場合には、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２の破壊による影響が大きい。
【００３５】
図５は、ＩＧＢＴチップに埋め込まれた温度検出用ダイオードの特性を示す図である。図５（Ａ）に示すように、ＩＧＢＴチップには、温度検出用のダイオードが形成され、ＬＶ−ＩＣ電流源からの定電流を印加して、その端子間電圧ＶＦによって温度を検出するようにしている。図５（Ｂ）は、ダイオードの順方向降下電圧と温度との比例関係を示す特性図である。
【００３６】
図６は、ＩＧＢＴのゲートドライブに用いる制御回路の構成を示すブロック図である。
この制御回路４０では、ＰＷＭ信号が２値化回路４１に供給され、論理回路４２、およびＭＯＳＦＥＴドライバ４３を介してＩＧＢＴゲートドライブ信号が生成される。この制御回路４０は、ＩＧＢＴ温度信号が供給される温度信号比較器４５、ＩＧＢＴ電流信号が供給される電流信号比較器４６、およびアラーム信号を生成する論理回路４７を備える。温度検出用のダイオードでの順方向降下電圧が、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２が破壊温度に至る手前に設定された閾値電圧以下になると、ＩＧＢＴゲートドライブ信号を遮断し、単独でスイッチング動作を停止させる保護機能（過熱防止機能）が設けられている。
【００３７】
また、別途温度検出用のダイオードでの順方向降下電圧を、フォトカプラなどを介して上位システムに伝送することにより、上位システムでＩＧＢＴチップの温度を監視し、所定温度に到達すると、スイッチング周波数を低下させるようにしている。ここでは、さらに温度上昇が持続すると、ＩＧＢＴゲートドライブ信号を遮断することによって、システムとしてＩＧＢＴＱ１，Ｑ２の熱的破壊が防止できる。
【００３８】
以上述べたように、この実施の形態１に係る温度計測装置２０１によれば、パワー半導体モジュール１０をヒータ２１により温度制御しながら、所定の温度に加熱して、ＩＧＢＴチップに埋め込まれた温度検出用のダイオードの温度特性を正確に知ることができる。したがって、温度検出用のダイオードの温度特性にバラツキがあっても、それに対応して後段回路において精度よく補正することができ、その温度測定に必要とする工数を削減できる。
【００３９】
（実施の形態２）
図７は、実施の形態２に係る温度計測装置を示す側面断面図である。実施の形態１と異なるのは、この温度計測装置２０２における熱板２２の測定窓２２ｈが、赤外線の等過性の良い材料で封止されている点である。
【００４０】
温度計測装置２０２の熱板２２に測定窓２２ｈを設けると、粉塵や異物などが放射温度計２４のレンズなどの光学系に堆積し、温度測定の誤差を発生する恐れがあった。そこで、熱板２２の測定窓２２ｈの側壁部分に、シリコンゴムなどの断熱材２５を介して、赤外線透過材料からなる窓材２６を固定して、粉塵や異物などの落下を防いでいる。赤外線透過材料としては、ＢＫ７などの光学ガラスを窓材２６として使用することができる。ただし、この窓材２６によって透過赤外線量に若干の減衰が生じるため、その補正は必要である。
【００４１】
（実施の形態３）
図８は、実施の形態３に係る温度計測装置を示す側面断面図である。実施の形態２と異なるのは、この温度計測装置２０３における放射温度計２４と熱板２２との間の測定光路を断熱材２７で囲んだ点である。
【００４２】
熱板２２にパワー半導体モジュール１０を載せて加熱した場合に、放射温度計２４の先端に設けられたレンズ系によって集光される赤外線は、その殆どが金属ベース板１１から放射される。しかし、放射温度計２４のレンズによる光学系の指向性は、図９に示すスポット径Ｄのように拡がって、放射温度計２４にはそのレベルは低いが、センシング領域（直径２ｍｍ）以外の部分からの赤外線も入射する。また、熱板２２から放射された赤外線が周囲に反射して、放射温度計２４に入射するという問題があった。
【００４３】
そこで、放射温度計２４の光学系から熱板２２に設けた測定窓２２ｈに到る間の光軸領域周囲を断熱材２７で覆うことにより、測定対象となる放射赤外線以外を遮断した。これによって、温度計測装置２０３に対するノイズを低減して、温度測定の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施の形態１に係る温度計測装置を示す側面断面図である。
【図２】昇降圧コンバータの回路構成を示すブロック図である。
【図３】パワー半導体モジュールのＩＧＢＴチップの配置例を示す図である。
【図４】ＩＧＢＴ素子のスイッチング動作で生じる損失を示す図である。
【図５】ＩＧＢＴチップに埋め込まれた温度検出用ダイオードの特性を示す図である。
【図６】ＩＧＢＴのゲートドライブに用いる制御回路の構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態２に係る温度計測装置を示す側面断面図である。
【図８】実施の形態３に係る温度計測装置を示す側面断面図である。
【図９】放射温度計の光学系の指向性の一例を示す図である。
【図１０】車両機器における電動機駆動システムの一例を示すブロック図である。
【図１１】従来の温度計測装置とパワー半導体モジュールの構成を示す側面断面図である。
【図１２】パワー半導体モジュール各部の温度履歴を示す温度プロファイル図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ パワー半導体モジュール
１１ 金属ベース板
１２ ＩＧＢＴチップ
１３ セラミック基板
２１ ヒータ
２２ 熱板
２２ｈ 測定窓
２４ 放射温度計
２５ 断熱材
２６ 窓材
２７ 断熱材
２０１〜２０３ 温度計測装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被試験装置を加熱してその温度測定を行うための温度計測装置、およびこの温度計測装置を用いて行うパワー半導体モジュールの温度計測方法、および温度検出用ダイオードの温度特性決定方法に関し、とくに車両用電圧コンバータ装置に組み込まれるＩＰＭ（Intelligent Power Module）などのパワー半導体モジュールにおいて、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）チップに内蔵された温度検出用ダイオードの温度特性を補正するための温度検出用ダイオードの温度特性決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の車両機器では、高効率化や省エネ対策として、大きな駆動力を生むことができる電動機駆動システムが採用されている。図１０は、車両機器における電動機駆動システムの一例を示すブロック図である。この電動機（Ｍ）４の駆動システムには、大別して電源１、昇降圧コンバータ２、およびインバータ３が含まれている。
【０００３】
ここでは、電源１は走行車両の架線などから給電される電圧、あるいは直列接続されたバッテリから構成されている。昇降圧コンバータ２では、車両駆動時に電源回路の２８０ボルトの電圧ＶLを、電動機４の駆動に適した７５０ボルトまで昇圧している。そして、車両の制動時には、電動機４が発電機となって、そこから生じる電圧ＶH（＝７５０ボルト）を電源回路の電圧ＶL（＝２８０ボルト）まで降圧して、電力の回生動作が行われる。さらに、車両駆動時には、インバータ３のスイッチング素子をオンオフ制御することにより、電動機４の各相に対して昇降圧コンバータ２で昇圧された電力から所定の電流を流すようにしている。このとき、車両の速度はスイッチング周波数に応じて変化する。車両の制動時には、各相に生じる交流電圧に同期してインバータ３のスイッチング素子をオンオフし、いわゆる整流動作によって直流電圧に変換して、昇降圧コンバータ２から電源１への回生動作が行われる。
【０００４】
こうした車両用電圧コンバータ装置を含む電動機の駆動システムには、スイッチング素子として半導体パワースイッチ、およびこれに並列に設けられたダイオードを一体に組み込んだ、ＩＰＭなどのパワー半導体モジュールが用いられる。
【０００５】
図１１は、従来の温度計測装置とパワー半導体モジュールの構成を示す側面断面図である。パワー半導体モジュール１０は金属ベース板１１を放熱板として備え、その上に複数に分割されたＩＧＢＴチップ１２がセラミック基板１３を介して載置されている。
【０００６】
パワー半導体モジュール１０の放熱用の金属ベース板１１には、たとえば銅ベースが用いられる。また、一対のＩＧＢＴチップ１２が、絶縁用の各セラミック基板１３上に固定されている。ここでは、ＩＧＢＴチップ１２には温度検出用のダイオードが複数個形成されている。
【０００７】
昇降圧動作においてＩＧＢＴチップ１２での損失が許容値を超過しても熱的に破壊しないように、温度検出用のダイオードによりその温度を検出して、ＩＧＢＴチップ１２の破壊温度に至る手前でゲート信号を遮断するなどの加熱防止機構が構成されている。このパワー半導体モジュール１０は、さらに樹脂などの外囲ケース１４によって保護され、その外部には複数の主端子１５が設けられる。
【０００８】
このパワー半導体モジュール１０では、シリコンウェハにダイオードのみを形成する場合に比べて、温度検出用のダイオードがＩＧＢＴチップ１２内に形成されているため、ロット間で順方向降下電圧や温度係数のバラツキが大きく、ロット毎に温度検出ダイオードの特性に応じて後段回路を補正しなければならない。そのため、この温度検出用のダイオードの温度特性については、あらかじめ測定しておく必要がある。
【０００９】
そこで、パワー半導体モジュール１０を温度計測装置２０に載せて、金属ベース板１１の温度を測定している。すなわち、パワー半導体モジュール１０はヒータ２１により加熱され、図１１に示すように温度制御された熱板２２との間に熱電対２３を挟み込んでおくことにより、金属ベース板１１の温度が熱電対２３によって測定できる。
【００１０】
このように、所定の温度まで加熱された時点で温度検出ダイオードの順方向降下電圧を測定すれば、ダイオードの温度特性が測定できる。しかし、このような従来の温度計測方法では、ヒータ２１により加熱・温度制御された熱板２２と、熱電対２３からなる温度計測装置２０を用いていることから、以下のような問題があった。
【００１１】
第１に、熱電対２３は金属ベース板１１と熱板２２に対して線接触状態で温度測定を行っている。そのため、従来の温度計測装置２０では、熱電対２３がその接触状態の影響を受け易く、常に安定して正確な温度を測定することが難しかった。
【００１２】
第２に、パワー半導体モジュール１０に熱電対２３を挟み込むことによって、銅などの金属ベース板１１の表面に僅かではあれ、傷が発生しやすい。そのため、金属ベース板１１の平坦度が損なわれる恐れがあった。
【００１３】
図１２は、パワー半導体モジュール各部の温度履歴を示す温度プロファイル図である。ここには、金属ベース板１１と熱板２２の隙間に挟み込んだ熱電対２３による温度プロファイルとともに、熱板２２を加熱した場合の金属ベース板１１のセラミック基板１３側、セラミック基板１３自体、およびＩＧＢＴチップ１２にそれぞれ接着された別の熱電対によって測定された温度履歴を記載している。
【００１４】
これによると、金属ベース板１１の温度を測定する熱電対２３の接触状態が良い状態（図１２（Ａ））では、熱板２２と金属ベース板１１に挟み込まれた熱電対の指示温度が、ＩＧＢＴチップ１２が搭載されているセラミック基板１３の温度と概ね同一になる。これに対して、熱電対２３の接触状態が良くない状態（図１２（Ｂ））では、熱板２２と金属ベース板１１に挟み込まれた熱電対２３の指示温度だけが、ＩＧＢＴチップ１２を搭載しているセラミック基板１３の温度より低い値となっている。これは、熱板２２から金属ベース板１１への熱の伝導が行われているにもかかわらず、熱電対２３では正確に金属ベース板１１の温度を検出できていないことを示している。同時に、金属ベース板１１の温度が正確に測定できれば、ＩＧＢＴチップ１２の温度も概ね正確に測定できることを示している。なお、熱板２２による温度制御については、下記の特許文献１に記載がある。
【特許文献１】特開平６−１２４７７５号公報（段落番号［００１０］〜［００２２］）
【特許文献２】特開２００４−２２７８３８号公報（段落番号［０００２］〜［００１５］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このように、ＩＧＢＴチップ１２に形成された温度検出用のダイオードの温度特性を測定する従来の温度計測装置２０では、ヒータ２１で加熱・温度制御された熱板２２と金属ベース板１１との間に挟み込まれた熱電対２３による温度測定が行われていたので、下記の課題が生じていた。すなわち、熱電対２３がその接触状態の影響を受け易く、常に安定して正確な温度を測定することが難しい。また、従来の温度計測装置２０では、パワー半導体モジュール１０の金属ベース板１１の下に熱電対２３を挟み込むことによって、銅などの金属ベース板１１の表面に僅かではあれ、傷が発生し、金属ベース板１１の平坦度が損なわれるおそれがあった。
【００１６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ＩＧＢＴチップの温度を非接触で測定できる温度計測装置を提供することを目的とする。
また、本発明の別の目的は、ＩＧＢＴチップの温度を安定して測定できる温度計測方法を提供することである。
【００１７】
さらに、本発明の別の目的は、そのような温度計測装置を用いて温度検出用ダイオードの温度特性を正確に決定する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明では、上記問題を解決するために、被試験装置を加熱してその温度測定を行うための温度計測装置において、中央部に上下面を貫通する測定窓が形成され、前記被試験装置を密着状態で上面に載置する熱板と、前記熱板の下面に配置され、前記熱板を介して前記被試験装置を所定温度まで加熱する加熱手段と、前記測定窓を介して前記被試験装置から放射される赤外線強度を測定することによって前記被試験装置の温度を測定する温度測定手段と、を備えたことを特徴とする温度計測装置が提供される。
【００１９】
また、本発明では、車両用電圧コンバータ装置に組み込まれるパワー半導体モジュールを加熱して、その温度を測定する温度計測方法において、中央部に上下面を貫通する測定窓が形成された熱板によって、前記パワー半導体モジュールの金属ベース板を加熱し、前記測定窓を通過する赤外線を測定光として、前記金属ベース板の温度を放射温度計によって測定するようにしたことを特徴とするパワー半導体モジュールの温度計測方法が提供できる。
【００２０】
さらに、本発明では、温度検出用のダイオードの温度特性を決定するダイオードの温度特性決定方法において、同一の半導体チップ内に前記温度検出用のダイオードが組み込まれたパワー半導体モジュールをそのヒートシンク材とともに加熱する加熱ステップと、前記パワー半導体モジュールの温度を前記ヒートシンク材から放射される赤外線強度によって測定する温度測定ステップと、を備え、前記パワー半導体モジュールの各温度に応じて前記ダイオードの順方向降下電圧を測定することを特徴とする温度検出用ダイオードの温度特性決定方法が提供できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、放熱用の金属ベース板の温度、すなわちＩＧＢＴチップの温度を非接触かつ安定して測定できる。これにより、ＩＧＢＴチップに埋め込まれた温度検出用のダイオードの温度特性のバラツキに対応して、後段回路における補正精度の向上を図ることができるだけでなく、その温度測定に必要とする工数を削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る温度計測装置を示す側面断面図である。この実施の形態１では、温度計測装置２０１の構成とともに、放射温度計２４を用いたパワー半導体モジュール１０の温度測定方法および温度検出用ダイオードの温度特性決定方法について説明する。
【００２３】
この温度計測装置２０１では、従来の温度計測装置２０（図１１）と同様に、熱板２２上に載せたパワー半導体モジュール１０がヒータ２１からの加熱により温度制御されながら、所定温度まで加熱され、パワー半導体モジュール１０に組み込まれた温度検出用のダイオードの温度特性を測定している。従来装置と異なる点は、熱板２２の中央部に上下面を貫通する測定窓２２ｈが形成されていること、およびこの測定窓２２ｈを介して金属ベース板１１から放射される赤外線強度を、放射温度計２４によって測定していることである。
【００２４】
この放射温度計２４の原理は、温度測定対象である金属ベース板１１の表面から放射される赤外線を集光レンズで赤外線センサに集光して、金属ベース板１１の表面から出る赤外線のエネルギー量に基づいて、その温度を測定する。放射温度計２４に用いられる赤外線センサでは、焦電素子やセレン化鉛（PbSe）、あるいは硫化鉛（PbS）などの光伝導素子により赤外線のエネルギー量を測定している。
【００２５】
すでに図１２において説明したように、金属ベース板１１の温度は樹脂ケース内のＩＧＢＴチップ温度と概ね同一であるので、金属ベース板１１を放射温度計２４の測定対象として選択しても差し支えない。また、温度計測装置２０１の熱板２２により加熱される金属ベース板１１を放射温度計２４の測定対象とする場合、熱板２２に測定窓２２ｈを設けて金属ベース板１１の底面を測定面としたことで、赤外線センサによる正確な温度測定が可能になる。金属ベース板１１の側面を温度計測の測定面としなかったのは、一般の赤外線センサに必要なセンシング領域としては狭すぎるからである。
【００２６】
また、一般に赤外線センサが正確な温度測定を行うのに必要なセンシング領域は、放射温度計２４の測定対象までの距離や、光学系が光ファイバー式であるか、非光ファイバー式であるかなどによって異なる。ここでは、測定温度は２５〜２００℃の範囲であって、測定距離が１００ｍｍ以下とした場合、加熱手段となるヒータ２１の高さを考慮すると、放射温度計２４のセンシング領域としては直径２ｍｍ以上が必要である。このセンシング領域を確保するには、熱板２２にはセンシング領域以上の大きさで、たとえば直径５ｍｍ程度の測定窓２２ｈを設ける必要がある。
【００２７】
図２は、昇降圧コンバータの回路構成を示すブロック図である。
この昇降圧コンバータ２は、大別してリアクトルＬ、コンデンサＣ、駆動系のスイッチング素子２Ａ，２Ｂ、これらのスイッチング素子２Ａ，２Ｂを制御する制御回路ａ１，ｂ１から構成されるものであって、電源１の電圧ＶLを昇圧して、インバータ３（図１０）へ供給している。最近の車両機器では、それぞれ制御回路ａ１，ｂ１からのゲート信号によってオンオフされる半導体パワースイッチとしてＩＧＢＴＱ１，Ｑ２が用いられ、これらのＩＧＢＴＱ１，Ｑ２に並列にダイオードＤ１，Ｄ２を接続したスイッチング素子２Ａ，２Ｂが構成されている。なお、スイッチング素子２Ａ，２ＢのダイオードＤ１，Ｄ２は、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２に流れる電流とは逆方向に電流を流すように接続される。
【００２８】
つぎに、上述した温度計測装置でパワー半導体モジュール１０を被試験装置として加熱し、その温度測定を行うことにより温度検出用ダイオードの温度特性を決定する方法について説明する。
【００２９】
図３は、パワー半導体モジュールのＩＧＢＴチップの配置例を示す図である。
車両用電圧コンバータ装置などに用いられるパワー半導体モジュール１０は、数百Ａの電流をスイッチングするため、複数個のＩＧＢＴチップ１２が並列接続で使用されており、図３に示すように、ＩＧＢＴチップ１２はセラミック基板１３上で対称配置の構成となっている。そのため、温度計測装置２０１の熱板２２の中央にパワー半導体モジュール１０を載せれば、ＩＧＢＴチップ１２を避けて、セラミック基板１３の中央にその測定窓２２ｈが位置することになる。したがって、パワー半導体モジュール１０のＩＧＢＴチップ１２に対応する金属ベース板１１は熱板２２と接触することになるから、ＩＧＢＴチップ１２を確実に加熱できる。
【００３０】
放射温度計２４は、図１に示すように金属ベース板１１面から必要な測定距離を隔てた底板２０ｂに、その光軸が熱板２２の測定窓２２ｈの中心を通る金属ベース板１１の法線と一致するように配置され、測定窓２２ｈを介して金属ベース板１１面の温度を測定する。なお、測定温度範囲２５〜２００℃、側板２０ｓによって規定される測定距離１００ｍｍ以下であれば、そのセンシング領域の直径２ｍｍを満足する放射温度計としては、（株）チノー製の赤外線センサ（型式IR-CAB）が好ましい。この赤外線センサによれば、応答時間２秒で計測精度は±０．８℃、再現性０．２℃以内、分解能０．１℃である。
【００３１】
放射温度計２４による測定では、同じ温度でも測定対象の材質や表面状態などにより、そこからの赤外線量は異なるので、あらかじめ放射率を設定しておく必要がある。放射率とは、黒体を１．０（１００パーセント）としたときの比率として表記され、放射率測定器で測定した放射率を用いて０．４〜０．９９の範囲で補正することができる。
【００３２】
つぎに、図２に示した昇降圧コンバータ２での昇降圧動作の原理を簡単に説明する。図４は、ＩＧＢＴ素子のスイッチング動作で生じる損失を示す図である。
昇圧動作では、昇圧用のスイッチング素子２ＢのＩＧＢＴＱ２がオン（導通）のタイミングで、リアクトルＬには電流Ｉ１が流れて、そこにＬ（Ｉ１）2／２のエネルギーが蓄積される。その後、スイッチング素子２Ｂがオフ（非導通）したとき、スイッチング素子２ＡのダイオードＤ１に電流が流れて、リアクトルＬに蓄えられたエネルギーがコンデンサＣに送られる。
【００３３】
降圧動作では、スイッチング素子２ＡのＩＧＢＴＱ１がオン（導通）すると、リアクトルＬには電流Ｉ２が流れて、そこにＬ（Ｉ２）2／２のエネルギーが蓄積される。その後に、スイッチング素子２Ａがオフ（非導通）すると、スイッチング素子２ＢのダイオードＤ２に電流が流れて、リアクトルＬに蓄えられたエネルギーが電源１へ回生される。
【００３４】
このような昇降圧動作において、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２に生ずる損失は、図４に示すようにスイッチング素子２Ａ，２Ｂの動作状態が、それぞれ活性領域（スイッチング時）と飽和領域で発生する。飽和領域では、スイッチング素子２Ａ，２Ｂのエミッタ・コレクタ間の電圧が低いため、大電流が流れても損失は比較的少ない。しかし、活性領域ではエミッタ・コレクタ間の電圧は低くないので大きな損失が発生し、これらの損失が許容値を超過するとＩＧＢＴＱ１，Ｑ２が熱的に破壊され、上述のような昇降圧動作ができなくなる。そして、車両などの輸送機器にこのような昇降圧コンバータ２が使用される場合には、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２の破壊による影響が大きい。
【００３５】
図５は、ＩＧＢＴチップに埋め込まれた温度検出用ダイオードの特性を示す図である。図５（Ａ）に示すように、ＩＧＢＴチップには、温度検出用のダイオードが形成され、ＬＶ−ＩＣ電流源からの定電流を印加して、その端子間電圧ＶＦによって温度を検出するようにしている。図５（Ｂ）は、ダイオードの順方向降下電圧と温度との比例関係を示す特性図である。
【００３６】
図６は、ＩＧＢＴのゲートドライブに用いる制御回路の構成を示すブロック図である。
この制御回路４０では、ＰＷＭ信号が２値化回路４１に供給され、論理回路４２、およびＭＯＳＦＥＴドライバ４３を介してＩＧＢＴゲートドライブ信号が生成される。この制御回路４０は、ＩＧＢＴ温度信号が供給される温度信号比較器４５、ＩＧＢＴ電流信号が供給される電流信号比較器４６、およびアラーム信号を生成する論理回路４７を備える。温度検出用のダイオードでの順方向降下電圧が、ＩＧＢＴＱ１，Ｑ２が破壊温度に至る手前に設定された閾値電圧以下になると、ＩＧＢＴゲートドライブ信号を遮断し、単独でスイッチング動作を停止させる保護機能（過熱防止機能）が設けられている。
【００３７】
また、別途温度検出用のダイオードでの順方向降下電圧を、フォトカプラなどを介して上位システムに伝送することにより、上位システムでＩＧＢＴチップの温度を監視し、所定温度に到達すると、スイッチング周波数を低下させるようにしている。ここでは、さらに温度上昇が持続すると、ＩＧＢＴゲートドライブ信号を遮断することによって、システムとしてＩＧＢＴＱ１，Ｑ２の熱的破壊が防止できる。
【００３８】
以上述べたように、この実施の形態１に係る温度計測装置２０１によれば、パワー半導体モジュール１０をヒータ２１により温度制御しながら、所定の温度に加熱して、ＩＧＢＴチップに埋め込まれた温度検出用のダイオードの温度特性を正確に知ることができる。したがって、温度検出用のダイオードの温度特性にバラツキがあっても、それに対応して後段回路において精度よく補正することができ、その温度測定に必要とする工数を削減できる。
【００３９】
（実施の形態２）
図７は、実施の形態２に係る温度計測装置を示す側面断面図である。実施の形態１と異なるのは、この温度計測装置２０２における熱板２２の測定窓２２ｈが、赤外線の等過性の良い材料で封止されている点である。
【００４０】
温度計測装置２０２の熱板２２に測定窓２２ｈを設けると、粉塵や異物などが放射温度計２４のレンズなどの光学系に堆積し、温度測定の誤差を発生する恐れがあった。そこで、熱板２２の測定窓２２ｈの側壁部分に、シリコンゴムなどの断熱材２５を介して、赤外線透過材料からなる窓材２６を固定して、粉塵や異物などの落下を防いでいる。赤外線透過材料としては、ＢＫ７などの光学ガラスを窓材２６として使用することができる。ただし、この窓材２６によって透過赤外線量に若干の減衰が生じるため、その補正は必要である。
【００４１】
（実施の形態３）
図８は、実施の形態３に係る温度計測装置を示す側面断面図である。実施の形態２と異なるのは、この温度計測装置２０３における放射温度計２４と熱板２２との間の測定光路を断熱材２７で囲んだ点である。
【００４２】
熱板２２にパワー半導体モジュール１０を載せて加熱した場合に、放射温度計２４の先端に設けられたレンズ系によって集光される赤外線は、その殆どが金属ベース板１１から放射される。しかし、放射温度計２４のレンズによる光学系の指向性は、図９に示すスポット径Ｄのように拡がって、放射温度計２４にはそのレベルは低いが、センシング領域（直径２ｍｍ）以外の部分からの赤外線も入射する。また、熱板２２から放射された赤外線が周囲に反射して、放射温度計２４に入射するという問題があった。
【００４３】
そこで、放射温度計２４の光学系から熱板２２に設けた測定窓２２ｈに到る間の光軸領域周囲を断熱材２７で覆うことにより、測定対象となる放射赤外線以外を遮断した。これによって、温度計測装置２０３に対するノイズを低減して、温度測定の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施の形態１に係る温度計測装置を示す側面断面図である。
【図２】昇降圧コンバータの回路構成を示すブロック図である。
【図３】パワー半導体モジュールのＩＧＢＴチップの配置例を示す図である。
【図４】ＩＧＢＴ素子のスイッチング動作で生じる損失を示す図である。
【図５】ＩＧＢＴチップに埋め込まれた温度検出用ダイオードの特性を示す図である。
【図６】ＩＧＢＴのゲートドライブに用いる制御回路の構成を示すブロック図である。
【図７】実施の形態２に係る温度計測装置を示す側面断面図である。
【図８】実施の形態３に係る温度計測装置を示す側面断面図である。
【図９】放射温度計の光学系の指向性の一例を示す図である。
【図１０】車両機器における電動機駆動システムの一例を示すブロック図である。
【図１１】従来の温度計測装置とパワー半導体モジュールの構成を示す側面断面図である。
【図１２】パワー半導体モジュール各部の温度履歴を示す温度プロファイル図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ パワー半導体モジュール
１１ 金属ベース板
１２ ＩＧＢＴチップ
１３ セラミック基板
２１ ヒータ
２２ 熱板
２２ｈ 測定窓
２４ 放射温度計
２５ 断熱材
２６ 窓材
２７ 断熱材
２０１〜２０３ 温度計測装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験装置を加熱してその温度測定を行うための温度計測装置において、
中央部に上下面を貫通する測定窓が形成され、前記被試験装置を密着状態で上面に載置する熱板と、
前記熱板の下面に配置され、前記熱板を介して前記被試験装置を所定温度まで加熱する加熱手段と、
前記測定窓を介して前記被試験装置から放射される赤外線強度を測定することによって前記被試験装置の温度を測定する温度測定手段と、
を備えたことを特徴とする温度計測装置。
【請求項２】
前記熱板は、前記測定窓が波長８〜１３μｍの赤外線を選択して透過する材料によって封止されていることを特徴とする請求項１記載の温度計測装置。
【請求項３】
前記温度測定手段と前記熱板の間には、前記赤外線の光路周囲を取り囲む断熱材が配置されていることを特徴とする請求項１記載の温度計測装置。
【請求項４】
前記熱板には、前記測定窓が直径５ｍｍ以内の大きさで、かつ前記熱板の中央部分に形成されていることを特徴とする請求項１記載の温度計測装置。
【請求項５】
前記温度測定手段は、検出素子に焦電素子、ＰｂＳｅ光伝導素子、あるいはＰｂＳ光伝導素子を用いた放射温度計であることを特徴とする請求項１記載の温度計測装置。
【請求項６】
車両用電圧コンバータ装置に組み込まれるパワー半導体モジュールを加熱して、その温度を測定する温度計測方法において、
中央部に上下面を貫通する測定窓が形成された熱板によって、前記パワー半導体モジュールの金属ベース板を加熱し、前記測定窓を通過する赤外線を測定光として、前記金属ベース板の温度を放射温度計によって測定するようにしたことを特徴とするパワー半導体モジュールの温度計測方法。
【請求項７】
温度検出用のダイオードの温度特性を決定するダイオードの温度特性決定方法において、
同一の半導体チップ内に前記温度検出用のダイオードが組み込まれたパワー半導体モジュールをそのヒートシンク材とともに加熱する加熱ステップと、
前記パワー半導体モジュールの温度を前記ヒートシンク材から放射される赤外線強度によって測定する温度測定ステップと、
を備え、前記パワー半導体モジュールの各温度に応じて前記ダイオードの順方向降下電圧を測定することを特徴とする温度検出用ダイオードの温度特性決定方法。
【請求項１】
被試験装置を加熱してその温度測定を行うための温度計測装置において、
中央部に上下面を貫通する測定窓が形成され、前記被試験装置を密着状態で上面に載置する熱板と、
前記熱板の下面に配置され、前記熱板を介して前記被試験装置を所定温度まで加熱する加熱手段と、
前記測定窓を介して前記被試験装置から放射される赤外線強度を測定することによって前記被試験装置の温度を測定する温度測定手段と、
を備えたことを特徴とする温度計測装置。
【請求項２】
前記熱板は、前記測定窓が波長８〜１３μｍの赤外線を選択して透過する材料によって封止されていることを特徴とする請求項１記載の温度計測装置。
【請求項３】
前記温度測定手段と前記熱板の間には、前記赤外線の光路周囲を取り囲む断熱材が配置されていることを特徴とする請求項１記載の温度計測装置。
【請求項４】
前記熱板には、前記測定窓が直径５ｍｍ以内の大きさで、かつ前記熱板の中央部分に形成されていることを特徴とする請求項１記載の温度計測装置。
【請求項５】
前記温度測定手段は、検出素子に焦電素子、ＰｂＳｅ光伝導素子、あるいはＰｂＳ光伝導素子を用いた放射温度計であることを特徴とする請求項１記載の温度計測装置。
【請求項６】
車両用電圧コンバータ装置に組み込まれるパワー半導体モジュールを加熱して、その温度を測定する温度計測方法において、
中央部に上下面を貫通する測定窓が形成された熱板によって、前記パワー半導体モジュールの金属ベース板を加熱し、前記測定窓を通過する赤外線を測定光として、前記金属ベース板の温度を放射温度計によって測定するようにしたことを特徴とするパワー半導体モジュールの温度計測方法。
【請求項７】
温度検出用のダイオードの温度特性を決定するダイオードの温度特性決定方法において、
同一の半導体チップ内に前記温度検出用のダイオードが組み込まれたパワー半導体モジュールをそのヒートシンク材とともに加熱する加熱ステップと、
前記パワー半導体モジュールの温度を前記ヒートシンク材から放射される赤外線強度によって測定する温度測定ステップと、
を備え、前記パワー半導体モジュールの各温度に応じて前記ダイオードの順方向降下電圧を測定することを特徴とする温度検出用ダイオードの温度特性決定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−２４８６０（Ｐ２００７−２４８６０Ａ）
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６７８０１（Ｐ２００５−３６７８０１）
【出願日】平成１７年１２月２１日（２００５．１２．２１）
【出願人】（５０３３６１２４８）富士電機デバイステクノロジー株式会社 (1,023)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２１日（２００５．１２．２１）
【出願人】（５０３３６１２４８）富士電機デバイステクノロジー株式会社 (1,023)
【Ｆターム（参考）】
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